Science醫學：大腦新排污系統浮出水面

　　Rochester大學醫學中心的神經學科學家門發現了大腦快速清除廢棄物的新渠道，并發表在八月十五日Science旗下醫學刊物Science Translational Medicine雜志上。

　　研究發現的大腦新排污系統具有高度組織性，就像大腦血管上附著的一系列排污管，專門負責在大腦中清除廢棄物，這以系統的作用與機體其他部位淋巴系統的作用相似。

　　“清除廢物對于每個器官都非常重要，而長期以來人們并不了解大腦清除垃圾的機制，”文章的資深作者Maiken Nedergaard說。“我們的研究顯示，大腦自我清理的方式比人們以往認識到的更具組織性且規模更大。”

　　“我們希望這些發現能夠為大腦相關疾病提供幫助，例如大腦外傷、阿爾茨海默癥、中風和帕金森癥，”她補充道。

　　研究人員將他們發現的新排污系統稱為“glymphatic系統”，因為該系統的功能與淋巴系統相似，而且是由大腦神經膠質細胞形成的。研究團隊是在小鼠大腦中發現這一系統的，而小鼠大腦與人類大腦非常相似。

　　人們已經知道腦脊液CSF具有重要作用，能夠在擴散過程中清除腦組織、帶走廢棄物并為大腦組織輸入營養。而新發現的系統使腦脊液在大腦所有角落更有效的循環，through what scientists call bulk flow or convection.

　　“這就好比大腦中存在兩位清潔工，速度慢的那一位已經是我們的老相識，而速度快的這位才剛剛與我們碰面，”Nedergaard說。“大腦中的代謝速度很快而又異常敏感，它的自我清除機制比我們預想的更特殊范圍更大，這一點也不奇怪。”

　　此前的系統是腦脊液的涓涓細流在大腦組織中滲透，而新排污系統是一個壓力系統，有力推動大量腦脊液將大腦中的廢棄物洗去。

　　Glymphatic系統就像包圍著大腦血管的一層泵。研究人員發現星形膠質細胞astrocyte通過其突出部分“足突”形成了圍繞在大腦動脈和靜脈外的管道網，就像樹木繁茂的道路上空由枝葉組成的華蓋。

　　這些星形膠質細胞的足突中充滿了水通道蛋白，就是這些蛋白促成了腦脊液在大腦中的額流動。研究顯示，腦脊液從圍繞動脈的管道泵入大腦，對大腦組織進行全面清洗，隨后從圍繞靜脈的管道排出。

　　這一排污系統為何至今才被發現呢?

　　科學家稱這一系統只有位于活體大腦中且結構完整才能起作用，而以前的科學家無法在活體內直接觀察腦脊液流動，并且往往研究的是已死的大腦組織切片。為了在完整的活體大腦中進行研究，研究團隊采用了雙光子顯微鏡，這種技術能使科學家在活體動物中觀察血流、腦脊液以及其他大腦物質。

　　在二三十年前就有些科學家提出假說，認為大腦中的腦脊液流應該比觀察到的范圍更大，但由于那時候沒有在活動物體中觀察這種系統的技術，他們沒能證實自己觀點。

　　“它是個液壓系統，”Nedergaard說。“一旦你打開它，就破壞了系統，也就不能進行研究。幸運的是，我們借助新科技觀察到了完整系統的作用過程。”

　　文章第一作者Jeffrey Iliff博士深入分析了阿爾西海默癥患者大腦中累積的蛋白beta淀粉樣蛋白。他發現正常小鼠的大腦中超過一半的淀粉樣蛋白是通過glymphatic系統清除的。

　　“了解大腦處理垃圾的機制非常關鍵。在每個器官中，垃圾清理是與營養運輸一樣基礎的重要事件。在大腦中這更是個吸引人的課題，因為基本上在所有的神經退行性疾病(包括阿爾茨海默癥)中，蛋白垃圾會發生累積，最終阻礙并殺死大腦神經網絡，”Iliff說。

　　“無論是由于正常衰老亦或是大腦損傷導致的結果，一旦glymphatic系統的清潔功能出現故障，廢棄物就會在大腦中積累。阿爾茨海默癥中的淀粉樣蛋白沉積可能就是這樣發生的，”Iliff說。

　　“增強glymphatic系統的活性也許能有助于抑制淀粉樣蛋白的沉積，或者為清除阿爾茨海默癥中的累積物質提供一條新途徑，”他補充道。